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在焊接技術(shù)的廣闊領(lǐng)域中，熔敷金屬中擴散氫的測定是保障焊接質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。GB/T 3965—2012《熔敷金屬中擴散氫測定方法》為這一關(guān)鍵任務(wù)提供了科學且嚴謹?shù)闹笇?dǎo)框架。
一、技術(shù)參數(shù)的精密考量
（一）試塊參數(shù)
材質(zhì)要求：試塊選用C≤0.18%、S≤0.02%的非合金鎮(zhèn)靜鋼，這種特定成分的鋼材能為后續(xù)試驗提供穩(wěn)定且一致的基礎(chǔ)條件，減少因母材自身因素對擴散氫測定的干擾。
尺寸規(guī)格：試件組合由引弧板、中心試塊及引出板構(gòu)成，不同類型的試塊（A 型、B 型、C 型）有著明確且細致的尺寸規(guī)定。例如，A型中心試塊長度為 80mm、寬度 25mm、厚度 12mm，引弧板、引出板長度≥50d（d 對于焊條電弧焊為≥25mm）。這些精確的尺寸設(shè)計，是基于焊接過程中熱傳遞、金屬熔敷均勻性以及擴散氫逸出特性等多方面因素確定的，直接影響著試驗結(jié)果的準確性和可重復(fù)性。
（二）焊接材料參數(shù)
焊條：在焊條的試驗要求上，針對不同目的（產(chǎn)品分類或產(chǎn)品檢驗）有不同的參數(shù)規(guī)定。產(chǎn)品分類試驗時，若焊條直徑無規(guī)定，采用φ4.0mm 的焊條，焊接電流比制造廠推薦的最大電流低 15A 或采用最大電流的 90%（公差控制在±10A），同時要調(diào)整焊接速度以保證在特定試塊上獲得規(guī)定質(zhì)量的熔敷金屬。這些參數(shù)的嚴格設(shè)定，是為了模擬實際生產(chǎn)中的焊接情況，確保試驗結(jié)果能真實反映焊條在不同應(yīng)用場景下的擴散氫釋放情況。
埋弧焊材：埋弧焊絲和焊劑同樣有詳細的參數(shù)要求。焊絲在產(chǎn)品分類試驗時，要保證在特定試塊上獲得規(guī)定質(zhì)量的熔敷金屬；焊劑的烘干規(guī)范根據(jù)試驗?zāi)康牟煌?，嚴格?zhí)行產(chǎn)品標準規(guī)定或制造廠推薦。這些參數(shù)的控制，旨在研究埋弧焊過程中焊接材料對擴散氫含量的影響規(guī)律，為優(yōu)化焊接工藝提供依據(jù)。
（三）焊接參數(shù)
各種焊接方法的熱輸入應(yīng)不大于 3kJ/mm，熱輸入計算公式的引入，使得焊接過程中的能量輸入得以精確量化。通過控制熱輸入，可以有效調(diào)節(jié)焊接時的溫度場分布，進而影響氫在熔敷金屬中的擴散和逸出行為，確保試驗條件的一致性和可比性。
二、科學原理闡釋
（一）測定原理
水銀法：基于置換法的原理，將擴散氫收集到真空、充滿水銀的毛細管內(nèi)進行測量。在這個過程中，利用了氫與水銀的物理特性差異，擴散氫進入毛細管后置換水銀，通過測量水銀的位移來確定氫的體積。這種方法巧妙地利用了物質(zhì)的物理性質(zhì)，實現(xiàn)了對擴散氫的定量分析。
熱導(dǎo)法：采用熱導(dǎo)檢測器（TCD），其核心原理是基于不同氣體具有不同的熱導(dǎo)率。當含有擴散氫的混合氣體與載氣一起進入熱導(dǎo)池時，由于混合氣的熱導(dǎo)率與純載氣不同，會導(dǎo)致熱導(dǎo)池中熱絲的溫度和電阻發(fā)生變化，進而使電橋輸出端產(chǎn)生不平衡電位，將此電位信號轉(zhuǎn)化為氫氣體積的測量值。這種基于物理電學和熱學原理的檢測方法，具有高精度、高靈敏度的特點，能夠準確測量擴散氫含量。
（二）擴散氫的科學本質(zhì)
在電弧焊過程中，含氫化合物在電弧高溫下分解成單原子氫，大量溶解在熔池中。熔池凝固時，一部分氫逸出，另一部分留在焊縫中。在金屬焊縫中，氫大部分以 H、H?或 H?形式存在，與焊縫金屬形成間隙固溶體。由于氫半徑小，一部分氫在焊縫金屬晶格中自由擴散，成為擴散氫；另一部分擴散聚集到晶格缺陷、顯微裂紋和非金屬夾雜物邊緣的空隙中結(jié)合為分子，不能自由擴散，成為殘余氫。了解擴散氫的形成機制和存在形態(tài)，對于理解擴散氫測定方法的科學意義和實際應(yīng)用價值至關(guān)重要。
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擴散氫測試標準：
《熔敷金屬中擴散氫測定方法》 GB/T 3965-2012
《焊接及相關(guān)工藝 電弧焊焊縫金屬中氫含量的測定》 ISO 3690:2018
《測定馬氏體、貝氏體和鐵素體鋼電弧焊焊縫金屬中擴散氫含量的標準方法》ANSI/AWS A4.3:1993(2018)
《鋼質(zhì)焊縫擴散氫含量測量方法》 JIS Z3118：2022